教学课件PPT 受扭构件的受力性能与设计6学时.ppt

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1、,学习目标掌握矩形截面受扭构件的破坏形态、变角空 间桁架计算模型、受扭承戴力的计算方法；掌握弯剪扭构件的配筋计算方法；熟悉受扭构件的构造要求。,第八章 受扭构件的 受力性能与设计,教学提示应对基于变角度空间桁架计算模型建立纯扭 构件承载力计算公式的原理予以重点阐述。对剪扭相关性应予以重点讲述。对弯剪扭构件承载力计算时，混凝土以及钢 筋提供抗力的相关性应予以重点讲述。本章的难点是变角度空间桁架模型。,第八章 受扭构件,8.1 概 述,平衡扭转和协调扭转,一、受扭构件的概念,截面上有扭矩作用，且扭矩值不可忽略的构件。,二、受扭构件的分类,纯扭剪扭 土木工程中少见；弯扭弯剪扭：土木工程中常见。,第八

2、章 受扭构件,扭矩由荷载直接引起，其值可由平衡条件直接求出。,1、平衡扭转,（1）平衡扭转的概念,（2）平衡扭转的实例,mt,框架边梁（边梁的抗扭刚度大时，mt 就大）,第八章 受扭构件,2、协调扭转,（1）协调扭转的概念,（2）协调扭转的实例,在超静定结构，其扭矩值需变形协调条件才能确定。,第八章 受扭构件,第八章 受扭构件,一、受扭钢筋的组成,8.2 纯扭构件的试验研究,S,第八章 受扭构件,8.2 纯扭构件的试验研究,8.2.1 裂缝出现前的性能1、开裂前，受力性能大体符合弹性扭转理论；钢筋应力很低；T-j 关系呈线性；2、开裂前，最大剪应力tmax发生在截面长边中点；,适筋破坏,T(k

3、N.m),j(rad/mm),第八章 受扭构件,3、开裂时，部分混凝土退出工作，钢筋应力明显增大；4、开裂后，扭转刚度明显降低；5、开裂后，混凝土受压，受扭纵筋和箍筋受拉；,6、开裂后，裂缝呈螺旋状，构件长边上有一条裂缝发 展成为临界裂缝；,8.2.2 裂缝出现后的性能针对适筋受扭构件,第八章 受扭构件,7、最后，与临界裂缝相交的箍筋和纵筋屈服，另一个长边上的混凝土受压破坏，构件达到极限扭矩。,纯扭构件的四种破坏形态,（1）适筋破坏：“箍筋和纵筋的配置”均合适时：（2）部分超筋破坏：“箍筋和纵筋的配置”相差过大时：（3）超筋破坏：“箍筋和纵筋的配置”均过多时：（4）少筋破坏：“箍筋和纵筋的配置

4、”均过少时：,第八章 受扭构件,假定混凝土为理想弹塑性材料，开裂时，截面上各点应力均达到 ft,第八章 受扭构件,1、按塑性理论计算,8.3 纯扭构件的扭曲截面承载力,8.3.1 开裂扭矩的计算,塑性剪应力分布,第八章 受扭构件,2、按弹性理论计算,假定混凝土为理想弹性材料，开裂时，截面长边中点的最大剪应力达到 ft,时，,第八章 受扭构件,3、规范计算公式,建工,道桥,第八章 受扭构件,8.3.2 扭曲截面受扭承载力的计算,变角空间桁架模型,1、基本假定,（1）混凝土只承受压力；（2）纵筋与箍筋只承受拉力；（3）忽略中心部分混凝土的抗扭作用。,第八章 受扭构件,纵筋 受拉弦杆；箍筋 受拉腹杆

5、；,2、模型的组成,斜裂缝间砼 受压腹杆。,第八章 受扭构件,第八章 受扭构件,b）Tu用q表示 Tu=2qAcor,c）令,第八章 受扭构件,e）将q代入Tu=2qAcor得,a）由ctg2=可见，斜压杆角度 随z 而变化，故称变角空间桁架模型。b）试验表明，斜压杆角度在30 60之间。c）推导Tu时，假定纵筋与箍筋都已屈服。d）变角空间桁架模型推导结果的意义在于确定了 钢筋抗扭项的参数。,（4）几点说明,第八章 受扭构件,8.3.3 按规范的配筋计算方法,1、矩形截面纯扭构件的受扭承载力,第八章 受扭构件,建工,其中,第八章 受扭构件,2、箱形截面纯扭构件的受扭承载力,建工,其中,Wt=?

6、,第八章 受扭构件,道桥,其中,第八章 受扭构件,3、T形、I形截面纯扭构件的受扭承载力,（1）划分截面；（2）分配扭矩；,（3）按分配到的扭矩进行 受扭承载力计算。,bfb+6hf 及bf b+6hf，且hw/b6。,第八章 受扭构件,第八章 受扭构件,纯扭构件的截面限制条件构造配筋条件最小配筋率,将与弯剪扭构件一起讲授,第八章 受扭构件,8.4 弯剪扭构件的扭曲截面承载力,在一个侧面上方向一致，导致承载力小于剪力和扭矩单独作用时的承载力。,扭矩对受弯承载力的影响,扭矩对受剪承载力的影响,破坏形态由,（1）弯型破坏,第八章 受扭构件,8.4.1 试验研究及破坏形态,a）发生条件,M、V、T间

7、的比例关系,和配筋情况,主要有三种。,决定，,第八章 受扭构件,顶部纵筋先屈服，底部混凝土后压碎而破坏。,a）发生条件,b）破坏特征,T较大,M、V 弯矩和剪力均较小,且顶部纵筋小于底部纵筋。,（2）扭型破坏,第八章 受扭构件,裂缝先从一个长边中点开始出现，然后向顶面和底面延伸，最后另一侧长边混凝土压碎而达到破坏。,a）发生条件,M较小，V、T较大，且T和V引起的剪应力方向一致的侧面配筋较少时。,b）破坏特征,（3）剪扭型破坏,第八章 受扭构件,8.4.2 按规范的配筋计算方法,一、V、T共同作用下的矩形截面剪扭构件,1、建工规范的计算公式,第八章 受扭构件,(1)一般矩形截面剪扭构件,受剪承

8、载力,受扭承载力,(2)集中荷载作用下的矩形截面独立剪扭构件,关键是t=？,第八章 受扭构件,一般剪扭构件,集中荷载作用下的独立剪扭构件,t是如何得到的？,2、道桥规范的计算公式,第八章 受扭构件,受剪承载力,受扭承载力,第八章 受扭构件,二、V、T共同作用下的箱形截面剪扭构件,1、建工规范的计算公式,第八章 受扭构件,(1)一般箱形截面剪扭构件,受剪承载力,受扭承载力,(2)集中荷载作用下的箱形截面独立剪扭构件,受剪承载力,受扭承载力计算公式,第八章 受扭构件,一般剪扭构件,集中荷载作用下的独立剪扭构件,2、道桥规范的计算公式,第八章 受扭构件,受剪承载力,受扭承载力,第八章 受扭构件,三、

9、V、T共同作用下的T形、形截面剪扭构件,（a）V全由腹板承担；,1、V、T的分配,（b）T按截面受扭塑性抵抗矩分配给腹板和上、下翼缘；,2、配筋计算,（a）腹板在V、Tw作用下按剪扭构件计算；,（b）上、下翼缘分别在Tf、Tf作用下按纯扭构件计算；,VT,Tf,VTw,Tf,第八章 受扭构件,四、弯剪扭构件的承载力计算 适于矩形、T形、形、箱形截面,（1）当V0.35ft bh0或V0.875ft bh0/(+1)时，可仅按受弯正截面和纯扭计算；,1、可简化的情况,（2）当T0.175ft Wt或T0.175h ft Wt时，可仅按受弯正截面和受剪斜截面计算；,道桥无此规定,第八章 受扭构件,

10、2、一般情况,（1）在M作用下，按受弯正截面计算受弯纵向钢筋As；,（3）在V、T作用下，按剪扭构件受扭承载力计算受扭纵向钢筋Astl；,（2）在V、T作用下，按剪扭构件受扭承载力计算受扭箍筋Ast1；,（4）在V、T作用下，按剪扭构件受剪承载力计算受剪箍筋Asv；,第八章 受扭构件,剪扭相关性,（1）试验结果,第八章 受扭构件,（2）规范方法,a）基本假定,混凝土部分相关并假定有腹筋构件混凝土部分 的相关性与无腹筋构件相同；,钢筋部分不相关即腹筋的贡献采用简单叠加方法。,第八章 受扭构件,b）受扭承载力降低系数t,相关曲线的简化,t的计算,第八章 受扭构件,用V、T代替Vc、Tc 并代入Vc

11、0、Tc0的表达式,t的计算公式,第八章 受扭构件,道桥,第八章 受扭构件,8.5 压弯剪扭作用下的框架柱承载力计算 适于矩形截面（了解）,1、可简化的情况,2、一般情况,当T（0.175ft+0.035N/A）Wt时，可仅按偏压和斜截面受剪计算；,第八章 受扭构件,（3）在V、T作用下，按剪扭构件受扭承载力计算受扭纵向钢筋Astl；,为防止少筋破坏,第八章 受扭构件,1、弯剪扭构件的纵向钢筋,规定最小配筋率的目的,8.7 构造要求,（1）纵向钢筋的最小配筋率,第八章 受扭构件,受扭纵筋最小配筋率的计算公式,建工,道桥,第八章 受扭构件,（2）受扭纵筋的构造规定,沿截面周边均匀对称布置，截面四

12、角必须布置受扭纵筋,建工：200mm和截面短边长度,道桥：300mm,间距,锚固和搭接应符合受拉钢筋的要求。,建工,道桥,第八章 受扭构件,2、箍筋的构造要求,（1）弯剪扭构件剪扭箍筋的最小配箍率,建工,道桥,对于R235，C=0.0018对于HRB335，C=0.0012,直径：建工：h800，d8；h800，d6 道桥：d8；,第八章 受扭构件,间距：与受弯构件相同；形式：做成封闭型；沿截面周边布置；箍筋末端应弯折135；弯折后的直线长度应 10倍箍筋直径,（2）剪扭箍筋的构造规定,避免超筋破坏,第八章 受扭构件,3、弯剪扭构件的截面限制条件,（1）规定截面限制条件的目的,（2）截面限制条

13、件适用于纯扭及弯剪扭构件（建工）,第八章 受扭构件,（2）截面限制条件适用于纯扭及弯剪扭构件（道桥）,第八章 受扭构件,4、构造配筋条件适用于纯扭及弯剪扭构件,可按纵筋和箍筋的最小配筋率 及其构造规定配筋。,建工,道桥,第八章 受扭构件,本 章 小 结,1、有关受力性能,（1）受扭钢筋的组成：受扭纵筋和受扭箍筋。（2）纯扭构件：四种破坏形态-少、适、超和部分超筋 空间变角桁架模型中的比拟杆件；的概念；与的关系；模型的意义。（3）弯剪扭构件：破坏形态弯型、扭型和剪扭型；剪扭相关规律及其简化原则；t的概念。,第八章 受扭构件,2、有关设计计算,（1）掌握纯扭构件、剪扭构件的设计计算。（2）掌握弯剪扭构件的相关性简化原则及其设计计算。,3、有关构造,